系统性学习C语言-第十三讲-深入理解指针（3）

1. 数组名的理解

在上⼀个章节我们在使用指针访问数组的内容时，有这样的代码：

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int* p = &arr[0];

这⾥我们使用 &arr[0] 的⽅式拿到了数组第⼀个元素的地址，但是其实数组名本来就是地址，⽽且是数组首元素的地址，

我们来做个测试。

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("arr = %p\n", arr);return 0;
}

输出结果：

我们发现数组名和数组首元素的地址打印出的结果⼀模⼀样，数组名就是数组首元素（第⼀个元素）的地址。

这时候有同学会有疑问？数组名如果是数组首元素的地址，那下面的代码怎么理解呢？

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("%d\n", sizeof(arr));return 0;
}

输出的结果是：40，如果 arr 是数组首元素的地址，那输出应该的地址的字节数大小 4或者8 才对。

其实数组名就是数组首元素（第⼀个元素）的地址是对的，但是有两个例外：

1. sizeof(数组名) ， sizeof 中单独放数组名，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节

2. &数组名 ，这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组⾸元素的地址是有区别的）

除此之外，任何地方使用数组名，数组名都表示首元素的地址。

这时有好奇的同学，再试⼀下这个代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("arr = %p\n", arr);printf("&arr = %p\n", &arr);return 0;
}

会发现打印的结果都为同样的地址。

那是否代表 arr 和 &arr 没有区别呢？，下面这组代码会告诉我们答案。

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0]+1);printf("arr = %p\n", arr);printf("arr+1 = %p\n", arr+1);printf("&arr = %p\n", &arr);printf("&arr+1 = %p\n", &arr+1);return 0;
}

这里我们发现 &arr[0] 和 &arr[0]+1 相差 4 个字节，arr 和 arr+1 相差4个字节，

是因为 &arr[0] 和 arr 都是首元素的地址，+1 就是跳过⼀个元素。

但是 &arr 和 &arr+1 相差 40 个字节，这就是因为 &arr 是数组的地址，+1 操作是跳过整个数组的。

到这里大家应该搞清楚数组名的意义了吧。

2. 使用指针访问数组

有了前面知识的支持，再结合数组的特点，我们就可以很方便的使用指针访问数组了。

#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {0};
//输⼊int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//输⼊int* p = arr; //获取数组首元素地址for(i=0; i<sz; i++){scanf("%d", p+i);  //指针加整数，得到元素地址//scanf("%d", arr+i);//也可以这样写}//输出for(i=0; i<sz; i++){printf("%d ", *(p+i));}return 0;
}

在这个代码中，通过变量 p 来获取数组的首元素地址，通过指针加整数的形式，得到了数组所有元素的地址，输入参数。

在输出的部分也进行了同样的操作，运用指针加整数，展示了数组的所有元素。

通过分析过程得知 ，数组名 arr 是数组首元素的地址，赋值给 p ，所以数组名 arr 和 p 在这里是等价的。

那我们可以使用 arr[i] 可以访问数组的元素，那 p[i] 是否也可以访问数组呢？

写代码测试一下。

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = {0};//输⼊int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//输⼊int* p = arr;for(i=0; i<sz; i++){ scanf("%d", p+i);//scanf("%d", arr+i);//也可以这样写}//输出for(i=0; i<sz; i++){printf("%d ", p[i]);}return 0;
}

在输出部分将 p[i] 换成 *(p+i) 也是能够正常打印的，所以本质上 p[i] 是等价于 *(p+i) 。

同理 arr[i] 应该等价于 *(arr+i) ，数组元素的访问在编译器处理的时候，也是转换成首元素的地址 + 偏移量求出元素的地址，

然后解引用来访问的。

3. ⼀维数组传参的本质

数组我们学过了，之前也讲了，数组是可以传递给函数的，这个小节我们讨论⼀下数组传参的本质。

首先从⼀个问题开始，我们之前都是在函数外部计算数组的元素个数，

那我们可以把数组传给⼀个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？

#include <stdio.h>void test(int arr[])
{int sz2 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("sz2 = %d\n", sz2);
}int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int sz1 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("sz1 = %d\n", sz1);test(arr);return 0;
}

输出的结果：

我们发现在函数内部是没有正确获得数组的元素个数。

这就要学习数组传参的本质了，上个小节我们学习了：数组名是数组首元素的地址；

那么在数组传参的时候，传递的是数组名，也就是说本质上数组传参传递的是数组首元素的地址。

所以函数形参的部分理论上应该使用指针变量来接收首元素的地址。

那么在函数内部我们写 sizeof(arr) 计算的是⼀个地址的大小（单位字节）而不是数组的大小（单位字节）。

正是因为函数的参数部分是本质是指针，所以在函数内部是没办法求的数组元素个数的。

void test(int arr[])//参数写成数组形式，本质上还是指针
{printf("%d\n", sizeof(arr));
}void test(int* arr)//参数写成指针形式
{printf("%d\n", sizeof(arr));//计算⼀个指针变量的⼤⼩
}
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};test(arr);return 0;
}

总结：

⼀维数组传参，形参的部分可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式。

4. 冒泡排序

对于指针的理解加深后，我们来学习一种对乱序数组的排序方法，冒泡排序

冒泡排序的核心思想就是：两两相邻的元素进行比较。

我们先给出冒泡排序升序实现参考代码，再对代码的实现思路进行讲解。

#include <stdio.h>void bubble_sort(int arr[], int sz)
{for (int i = 0; i < sz - 1; i++)  //记录已经被排序好元素的个数{for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++)  {if (arr[j] > arr[j + 1])  //若相邻元素大，则向后放置{int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}}
}int main()
{int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz);int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

1 . 函数参数部分

对于冒泡排序我们要传入的参数有数组，与数组元素的个数，这是因为在函数中我们无法计算数组的元素个数，所以需要作为参数传入。

2 . 函数主题实现思路

冒泡排序升序的核心思想就是不断对相邻的数组元素进行比较，将较大的向后移动，那么在我们最终肯定会将数组中最大的元素，

放置在数组的最后面，最终这个最大的数到了它按照升序排列应该在的位置上，这个数将不会再参与排序，因为它已经被正确放置，

所以我们需要一层循环，来记录我们的排列次数，循环每进行一次，被排列的数组中，我们就已经正确放置了一个数，

数组中有 10 个数，我们就要循环 9 次，有 n 个数，我们就要循环 n - 1 次，所以第一层循环的限制条件就可以的处，为 sz - 1

我们还要一层循环来实现排序，所以要用到二层循环，这层循环中，我们每次都从数组的起点开始排列，

但数组中可能已经有被排序好的元素，所以我们要减去这些被排列好元素的个数，避免多余的排列，我们设第一层循环的限制变量为 i

那么第二层的循环的限制条件就为 sz - 1 - i ，最后在第二层循环中实现，将相邻元素较大的那个向后移动即可。

3 . 函数的返回部分

此函数在函数中对数组进行操作，无需返回任何数据，所以返回类型为 void 。

改良：

但现版本的代码会有一定缺陷，若我们传入的是已经被排序好的升序数组，那么函数还是会对其进行操作，进行无效的排序。

最后返回的还是一样的数组，浪费了时间，浪费了资源。所以我们希望，在数组是一个已排序数组时，我们直接退出函数，不进行操作。

void bubble_sort(int arr[], int sz)
{for (int i = 0; i < sz - 1; i++){int flag = 1;//假设这⼀趟已经有序了for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){flag = 0;//发⽣交换就说明，⽆序int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}if (flag == 1)//这⼀趟没交换就说明已经有序，后续⽆序排序了break;}
}int main()
{int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz);int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

我们在一层循环中定义一个变量，二层循环中，如果发生了交换行为，我们便改变这个定义的变量，

在二层循环结束后，我们再对这个变量进行判断，若这个变量没有改变，则说明没有发生任何的交换行为，数组已被排序，

此时就可退出循环。

5. ⼆级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪里？

存放在二级指针中。

对于⼆级指针的运算有：

• *ppa通过对 ppa 中的地址进⾏解引⽤，这样找到的是 pa ，*ppa 其实访问的就是 pa 。

int a = 20;
*ppa = &a;//等价于 pa = &a

• **ppa先通过 *ppa 找到 pa ，然后对 pa 进⾏解引⽤操作：*pa ，那找到的是 a 。

**ppa = 30;
//等价于*pa = 30;
//等价于a = 30;

6. 指针数组

指针数组是指针还是数组？

我们类比⼀下，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。

那指针数组呢？是存放指针的数组。

普通数组：

指针数组的每个元素都是用来存放地址（指针）的。

如下图：

指针数组的每个元素是地址，⼜可以指向⼀块区域。

7. 指针数组模拟二维数组

#include <stdio.h>
int main()
{int arr1[] = {1,2,3,4,5};int arr2[] = {2,3,4,5,6};int arr3[] = {3,4,5,6,7};//数组名是数组⾸元素的地址，类型是int*的，就可以存放在parr数组中int* parr[3] = {arr1, arr2, arr3};int i = 0;int j = 0;for(i=0; i<3; i++){for(j=0; j<5; j++){printf("%d ", parr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

在代码中，我们将数组的首元素地址作为元素存入指针数组中。

parr[i] 是访问 parr 数组的元素，parr[i] 找到的数组元素指向了整型⼀维数组，parr[i][j] 就是整型一维数组中的元素。

上述的代码模拟出二维数组的效果，实际上并非完全是二维数组，因为每一行并非是连续的。

到此，第十三讲 - 深入理解指针（3）部分的内容到此结束
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我们下篇文章再见👋。